内蒙古色尔腾山地区花岗绿岩带糜棱岩变形变质过程探讨

采用不同研究方法分析和解读岩石和矿物的显微构造特征，能再造结晶基底岩石复杂的变形和变质演化过程和条件。通过对色尔腾山地区花岗绿岩带中韧性剪切带的糜棱岩显微构造、石英组构、矿物化学等综合分析，发现该区糜棱岩在经历了低角闪岩相区域变质及绿帘角闪岩相退变质变形之后，发生了不均匀进变质重结晶作用及中低绿片岩相退变质变形等几个演化阶段。由不同阶段温压条件所限定的p-T演化轨迹为一个在早期顺时针的基础上叠加了一个晚期逆时针环的复杂图像。     

地球史中的构造活动论和发展阶段论

从全球构造的活动论和地壳演化的发展阶段论出发,简要地讨论如下科学问题:(1)岩石圈形成;(2)中国大陆形成和演化;(3)造山过程;(4)裂谷作用过程中的某些问题。研究认为:(1)岩石圈不是地球形成时就已存在了,亦不是一次形成的,而是对流地幔(或软流圈)多次(或多阶段)分异形成的;基于岩浆作用、沉积作用、变质作用和成矿作用等在地球发展历史中长远阶段性的变化的可能指示,提出岩石圈-软流圈系统的不可逆的长远期阶段性变化特征,并可划分为若干阶段。(2)基于对中国大陆形成与演化的大阶段的研究,认为显生宙以来,中国大陆是由塔里木、扬子、中朝、华夏、蒙古和印度等陆块经过多个阶段的造山运动,镶嵌组装在一起的一个复合大陆,其拼合组装的各个阶段的洋陆分布的格局是不一样的,这种构造重组一定伴随岩石圈-软流圈动力系统的重组和构造体制的重大转换。(3)燕山带燕山期可识别出5个造山幕,每个造山幕的岩浆作用、沉积建造、变质作用、变形方式均有差异,造山过程的幕式阶段性标志明显;并认为华北地区现今面积的大小,并不能代表侏罗纪-白垩纪时的状态,燕山带的面积在侏罗纪—白垩纪时期远比现在的小。(4)提出华北大陆裂谷作用在古近纪与新近纪—第四纪的伸展作用是两次幕式事件,而不是前人认为的一次事件的两个相,同时,认为古近纪的断陷性质盆地发育对应纯剪切机制,而新近纪—第四纪拗陷性质盆地发育对应于分布剪切机制。(5)认为燕山期和喜山期华北地区岩石圈减薄作用的机制、过程不同,分属两个不同的阶段的动力学系统,而不是一个连续的渐变过程。     

山东诸城地区榴辉岩成因岩石学研究

山东诸城地区榴辉岩出露在构造混杂带西北缘，榴辉岩呈大小不等的透镜体分布于片麻岩之中，经矿物学，岩石学及地球化学研究得出，榴辉岩原岩玄武质岩晚期分异产物，其形成环境岛弧。榴辉岩形成的温压条件为：Ｔ＝７８８．３５℃，Ｐ＝２．５ＧＰａ，榴辉岩的形成与华北板块，扬子板块的俯冲碰撞作用有关。     

山东胶南隆起长英质岩石超高压高压岩石特征及其P—T演化

胶南隆起含榴辉岩高压变质带为大别超高压带的东延部分。超高压变质作用的主要矿物共生组合为Ｇｒｔ＋Ｋｙ＋Ｒｕｔ＋Ｊｄ＋Ｑ；Ｓｐ＋Ｚｏ＋Ａｂ±Ｇｒｔ±Ｏｍｐ；变质作用的温压条件为Ｔ＝６００～７００℃，Ｐ＝２３～２６ＧＰａ。超高压岩石及高压岩石均经历了两期退变质作用，且具有相似的顺时钟Ｐ—Ｔ演化轨迹。     

地质事件序列与造山过程的pTt轨迹

与变质作用一样，地质事件序列变可反演造山过程的pTt轨迹。两种独立途径反演的pTt轨迹对造山带动力学演化研究具有互补性。本文讨论了地质过程的事件性（或突发性）以及与热模拟pTt轨迹的异同、地质事件顺时针（CW）和反时针（CCW）pTt轨迹的实例及其动力学意义。     

中国大陆科学钻探主孔100～2000米超高压变质岩岩相学特征与变质变形史

中国大陆科学钻探工程的实施，为超高压变质带的研究打开了新的生面，加深了对苏鲁超高压变质带的认识。从100～2000米获得的岩心的岩石学观察，得知主要岩石类型有：(1)榴辉岩及石榴辉石岩；(2)榴辉岩质片麻岩；(3)石榴橄榄岩；(4)黑云(角闪)二长片麻岩和(5)碎裂岩等。榴辉岩可分幔源和壳源两类，壳源榴辉岩在钻孔中分布较广，上部最为集中；幔源榴辉岩，包括石榴辉石岩，在空间上与超镁铁岩有密切共生关系。榴辉岩质的片麻岩是一种中酸性的超高压岩石，与壳源的榴辉岩共生，显微镜下可以追索出它们之间的结构演化关系。石榴橄榄岩以石榴单辉橄榄岩为主，是俯冲带上部地幔楔加入于俯冲板片变质而成。石榴橄榄岩中的石榴子石富镁，单斜辉石为绿辉石并常含钛斜硅镁石，说明其经过超高压变质的过程。从变质岩石的组合，面理和线理产状的差异，地震反射面和构造角砾岩带的发育，发现以1600米为界，可大致分为2个岩片。上部岩片中多金红石榴辉岩而且出现频率很高，下部岩片中多为多硅白云母榴辉岩出现频率较低。由于隆升进入中下地壳，超高压变质岩普遍发生退变质。榴辉岩的早期退变质成为具后成合晶结构的石榴角闪岩，榴辉岩质片麻岩退变质形成绿帘黑云(角闪)斜长片麻岩，变质条件为角闪岩相，它可以部分熔融或受到钾交代作用而转变为黑云角闪二长片麻岩。后期的伸展造成了局部碎裂和角砾岩带，新生矿物为绿泥石，方解石和赤铁矿、绿帘石等，属绿帘角闪岩相和绿片岩相。主孔100～2000米的超高压变质岩石组合的确定，进一步说明了巨量的地壳物质可以深俯冲进入地幔并迅速折返；超高压变质岩石记录了陆壳俯冲折返和壳幔相互作用的过程，它们是板块下覆构造和地幔动力学的信息载体。     

内蒙古狼山地区晚太古代变质杂岩特征探讨

狼山位于内蒙古中部巴彦淖尔盟,在狼山主峰出露一套角闪岩相变质杂岩,它主要由角闪斜长片麻岩、黑云斜长片麻岩、斜长角闪岩、角闪岩、黑云变粒岩、黑云石英片岩组成,局部夹磁铁石英岩。其原岩以中、基性火山岩为主,顶部则为变粘土质碎屑岩。这套变质杂岩,至少经历了两期混合岩化作用,它与狼山南、北坡中元古代狼山群有明显的差异,作者对其中黑云斜长片麻岩测得sm—Nd等时线年龄为2735 Ma,证明其时代应为晚太古代。从变质杂岩地层层序、岩石化学、微量元素特征来看,它与绿岩带有许多相似之处。狼山主峰变质杂岩是该区的结晶基底,中元古代狼山群中的层控多金属矿床,就是在该基底上发育的裂陷槽中形成的。结晶基底自身的岩石中,Cu、Pb、Zn、Au等元素含量均较高,亦具有一定的找矿前景。     

河北武安西石门铁矿床Fe同位素特征及其成矿指示意义

发育于太行山造山带南段的西石门铁矿矿体和岩体、碳酸盐岩地层之间有非常明显的接触界线,且具有明显的侵入关系.矿石矿物主要以自形磁铁矿为主,矿石发育气孔构造,显示了充填-贯入的特征.全岩地球化学分析结果表明,闪长岩与钠长岩的FeO、MgO与TiO₂呈明显的线性正相关,Na₂O与SiO₂呈微弱线性正相关,而Na₂O与CaO呈线性负相关.闪长岩Fe同位素组成的变化范围为δ⁵⁶Fe=-0.048‰~0.223‰,平均值为δ⁵⁶Fe=0.070‰±0.197(2SD,n=6);钠长岩Fe同位素组成的变化范围为δ⁵⁶Fe=0.033‰~0.101‰,平均值为δ⁵⁶Fe=0.063‰±0.070(2SD,n=4);磁铁矿矿石Fe同位素组成的变化范围为δ⁵⁶Fe=0.008‰~0.115‰,平均值为δ⁵⁶Fe=0.065‰±0.089(2SD,n=12);两个矽卡岩Fe同位素分别为-0.085‰和0.025‰;大理岩样品的δ⁵⁶Fe为-0.320‰.磁铁矿矿石Fe同位素组成和平均火成岩接近,且较为均一,铁的来源很可能来自于高温"矿浆".本文提出西石门铁矿床为岩浆通道-"矿浆"贯入式成矿.矿体下部相比上部更偏富集Fe的重同位素,判断"矿浆"运移方向是从下部往上部运移.     

岩浆通道成矿系统

全球最主要的岩浆铜镍硫化物矿床基本特征是:(1)矿石与围岩边界平直,呈侵入接触关系;(2)"矿浆"在岩浆成矿系统的晚期上侵就位;(3)矿体赋存于岩浆通道中.已有的成矿模型不能同时解释这三个基本特征,暗示必须进一步理解岩浆铜镍硫化物矿床的形成机制.最近几年我们的研究发现岩浆铜镍硫化物矿床中典型矿石具有如下特征:(1)矿石中存在流体晶矿物组合,它们既不同于岩浆岩中的矿物组合,也不同于变质岩中的矿物组合,推测是从流体中直接结晶的产物;(2)铜镍硫化物矿床中不同部位矿体中矿石存在显著的成分变化,前锋端矿石以富Ni为特点,尾端矿石富含Cu、Pt、Pd.据此,本文提出了"岩浆通道成矿系统"的新模型,试图整合解释岩浆铜镍硫化物矿床中的各种观测事实.所谓岩浆通道成矿系统,系指岩浆演化晚期,"矿浆"运移和就位的空间及其相关成矿要素的组合.该模型强调:(1)深部岩浆房在岩浆矿床的形成过程中起着非常重要的作用,"矿浆"定位于岩浆成矿系统演化的晚期;(2)矿浆具有整体的流动性,因而提出了"岩浆通道前进方向"的概念;(3)所谓的"矿浆"实际为富含矿熔体-流体流,后者因失去挥发份而呈"矿浆"状,以大的流体体积和流体/熔体比值为特征.数值模拟表明,往硫化物矿浆加入挥发份流体可以显著提高矿浆的上升能力.当加入的挥发份流体达到30vol.%时,受到质疑的密度问题将不复存在,矿浆具有快速上升到浅部地壳的能力.但是,如此富含挥发份的矿浆也不再是传统概念上的矿浆,而是含矿熔体-流体流.此外,由于流体超压等原因,含矿熔体-流体流利用先存的构造薄弱面快速上升,形成岩浆通道,并在有利的部位卸载成矿金属形成矿体.因此,矿体常常侵入切割围岩.     

冀北水泉沟岩体西段锆石U-Pb年代学及Hf同位素研究

冀北水泉沟碱性正长杂岩体位于华北克拉通北缘中段,主要岩性为正长岩、石英正长岩、碱性正长岩、角闪正长岩、角闪二长岩和碱长花岗岩等.为了避开后期热液蚀变作用的影响,作者采集了远离东坪-后沟金矿田的水泉沟岩体西段无蚀变的角闪二长岩、角闪正长岩样品,并对这些代表性岩石进行了锆石U-Pb年代学和锆石Hf同位素研究.LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄表明,角闪二长岩结晶年龄为372.7±2.5Ma,角闪正长岩结晶年龄为372.7±2.4Ma,二者年龄结果一致,表明水泉沟碱性杂岩体西段形成于晚泥盆世.角闪二长岩的锆石ε_Hf(t)＝-12.4~-8.9,两阶段Hf模式年龄为1.93~2.16Ga,平均2.05Ga.角闪正长岩的锆石ε_Hf(t)＝-13.2~-11.1,两阶段Hf模式年龄为2.07~2.21Ga,平均2.13Ga.考虑到两种岩石的模式年龄与华北基底变质岩的形成年龄相近,我们初步认为水泉沟碱性杂岩体西段角闪二长岩和角闪正长岩可能主要来源于富集岩石圈地幔部分熔融形成的镁铁质岩浆与古老的中下地壳变质岩部分熔融形成的长英质岩浆混合的结果.野外地质和地球化学数据表明,水泉沟碱性杂岩体形成于晚造山阶段的张性构造环境.